Les caractéristiques de la famille PIC

Il existe 3 grandes catégories de microcôntroleurs PIC :  la famille PIC16C5X : 33 instructions, instructions sur 12 bits, prix très bas, pas d’interruptions, 18 ou 28 broches. Cette famille est la plus ancienne et la plus répandue. C’est grâce à cette famille et notamment le PIC16C54 que Microchip a pu se placer et dominer le marché des produits « grand public » (four à micro-onde, machine à laver, console de jeu, …).  la famille PIC16CXX : 35 instructions, instructions sur 14 bits, milieu de gamme. Cette famille qui n’est malheureusement pas compatible avec la précédente est beaucoup plus complète. Par exemple les PIC16C7X possèdent un C.A.N. intégré multiplexé (4 ou 8 voies) et le PIC16C84 et le PIC16F84 ont leur mémoire programme respectivement en EEPROM et en FLASH (Cette technologie permet la programmation du composant IN SITU, c’est à dire sans manipulation).  la famille PIC17CXX : 35 instructions, instructions sur 16 bits, mémoire programme extensible à 64 k*16bits. Ce microcôntroleur ressemble à des microcôntroleurs 8 bits classiques type 80C51, avec une différence essentielle : le nombre d’instructions (microcôntroleur à structure RISC). Remarque : il existe aussi la famille PIC12CXX, 33 instructions, instructions sur 12 bits et 8 broches seulement. Cette famille convient aux applications intelligentes ne demandant que très peu d’entrées/sorties. Un extrait du catalogue Micochip est donné à la figure 1 : fig.1 :famille PIC16/17.

Les caractéristiques de la famille PIC 

Les principaux avantages de la famille PIC sont les suivants :  structure interne statique ce qui leur permet un arrêt de l’horloge (instruction SLEEP) pour une économie d’énergie dans les applications embarquées,  jeu d’instructions réduit (33 ou 35 instructions),ce qui permet un apprentissage rapide,  microcôntroleur rapide puisque 1 instruction est exécutée en 4 cycles d’horloge (sauf les sauts),  keeloq system permet une confidentialité. 1.3. Les applications : L’arrivée des microcôntroleurs à structure R.I.S.C. sur le marché, au début des années 90 et notamment l’arrivée des PIC a vu l’apparition de nouveaux marchés qui auparavant n’étaient pas investis par les microcôntroleurs. Ainsi une politique de prix agressive, alliée à un produit innovant, a permis aux PIC de se retrouver dans les téléviseurs, les fours à micro-onde et dans beaucoup de produits « grand public » qui auparavant ne comportaient pas de microcôntroleurs. Chez les industriels aussi, des cartes logiques qui ne comportaient pas de microcôntroleurs ont été envahis par les PIC et autres microcôntroleurs à structure R.I.S.C. Les applications à base de PIC sont nombreuses :  remplacement de circuits spécifiques (gain d’argent),  remplacement de batterie de circuits logiques (gain de place), application de contrôle moteur,  filtrage, transmission / réception,  automatismes, applications portables,  applications qui demandent une confidentialité du circuit,  cartes spécifiques pour PC.

Les 3 différentes options de mémoire programme : PIC1XCXX : la mémoire programme est en EPROM. Pour ce type de microcôntroleur, il existe 2 solutions : le boitier comporte une fenêtre d’effacement (plus cher, mais permet le développement du programme avec des cycles d’effacement par UV et écriture) ou le boitier est dit « O.T.P » (One Time Programmable), moins cher mais ne permet pas la réécriture du programme. PIC1XCRXX : la mémoire programme est en ROM et est donc programmée en usine par le fondeur. Ces circuits sont utilisés pour la grande série. PIC16FXX : la mémoire programme est une mémoire FLASH ce qui permet un cycle d’effacement très rapide et sur toute la mémoire (flash). 1.5. Les outils de développement : Les logiciels de développement sont les suivants : MPASM : cross-assembleur universel pour PIC 16/17, cet assembleur permet l’utilisation de macros et fournit un fichier objet et un fichier listing. MPLAC : cross-assembleur pour PIC 16CXX, cet assembleur permet l’utilisation macros et fournit un fichier objet et un fichier listing. MPSIM : simulateur de PIC. Cet outil est très utile pour l’auto formation sur le produit. MP-C : compilateur C pour la famille PIC 16/17. Il existe 2 principaux types d’outils de développement : les programmateurs et les émulateurs dont quelques-uns sont listés ci-dessous : le PICSTART PLUS : programmateur de PIC16CXX (bon marché) le PROMATE II : programmateur universel (PIC 16/17) le PICMASTER : émulateur haut de gamme. 2. Le PIC16C5X : 2.1. Présentation : Les principales caractéristiques de la famille PIC16C5X sont résumés à la figure 3. La mémoire de données RAM comporte les registres à fonction spéciale (SFR) et la mémoire utilisateur. PIC EPROM RAM Ports d’E/S PIC 16C54 512 x 12 32 x 8 12 PIC 16C55 512 x 12 32 x 8 20 PIC 16C56 1k x 12 32 x 8 12 PIC 16C57 2k x 12 80 x 8 20 PIC 16C58 2k x 12 80 x 8 12 fig.3 : caractéristiques principales des membres de la famille PIC16C5X.

Les composants de la série se distinguent aussi par la cadence paramétrable de leur oscillateur. Le choix d’un des modes de fonctionnement se fait par 2 bits de configurations programmé par l’utilisateur. Les quatre possibilités sont données à la figure 4. Pour plus de détail, on se reportera à la notice constructeur. Identification fréquence MIN fréquence MAX Commentaire LP DC 32 kHz Low Power RC DC 4 MHz Oscillateur RC XT DC 4 MHz Oscillateur à quartz HS DC 20 MHz High Speed fig.4 : cadence de fonctionnement. Une instruction est exécutée en 4 cycles machine sauf pour les sauts. En effet, grâce à sa structure de Harvard ( bus de données et bus d’adresse séparés), le microcôntroleur utilise un pipe-line à 2 couches. Pendant le premier cycle il va cherché l’instruction suivante (Fetch) et il exécute l’instruction courante (Execute). Cette chaîne est cassée lors de saut, et il faut donc faire un fetch et ensuite un execute, ce qui prend 8 cycles. 2.2. Mémoire programme : La mémoire programme est organisée en pages de 512 mots d’instruction chacune. Les PIC16C54 et PIC16C55 ne disposent que d’une page, le PIC16C56 en a deux, sélectionnées par le bit 5 du registre d’état STATUS et le PIC16C57 en a quatre, sélectionnées par les bits 6-5 de STATUS. Les figures 5, 6 et 7 nous montre ce principe.